現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理對(duì)實(shí)時(shí)性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)仍無法達(dá)到速度要求時(shí)，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢(shì)。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號(hào)處理算法的高效實(shí)現(xiàn)。 首先，針對(duì)圖像聲納實(shí)時(shí)性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法，并針對(duì)蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。 其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn)，采用了有乘法器和無乘法器兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。無乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實(shí)現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運(yùn)算效率。此外，還對(duì)相關(guān)運(yùn)算的時(shí)域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。 最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實(shí)現(xiàn)了對(duì)160路信號(hào)的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實(shí)驗(yàn)表明，本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號(hào)處理 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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人臉自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是模式識(shí)別、圖像處理等學(xué)科的一個(gè)最熱門研究課題之一。隨著社會(huì)的發(fā)展,各方面對(duì)快速有效的自動(dòng)身份驗(yàn)證的要求日益迫切，而人臉識(shí)別技術(shù)作為各種生物識(shí)別技術(shù)中最重要的方法之一，已經(jīng)越來越多的受到重視。對(duì)于具有實(shí)時(shí)，快捷，低誤識(shí)率的高性能算法以及對(duì)算法硬件加速的研究也逐漸展開。 本文詳細(xì)分析了智能人臉識(shí)別算法原理，發(fā)展概況和前景，包括人臉檢測(cè)算法，人眼定位算法，預(yù)處理算法，PCA和ICA 算法，詳細(xì)分析了項(xiàng)目情況，系統(tǒng)劃分，軟硬件平臺(tái)的資源和使用。并在ISE軟件平臺(tái)上，用硬件描述語言(verilog HDL)對(duì)算法部分嚴(yán)格按照FPGA代碼風(fēng)格進(jìn)行了RTL 硬件建模，并對(duì)C++算法進(jìn)行了優(yōu)化處理，通過仿真與軟件算法結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，評(píng)估誤差，最后在VirtexII Pro FPGA 上進(jìn)行了綜合實(shí)現(xiàn)。 主要研究內(nèi)容如下： 首先，對(duì)硬件平臺(tái)xilinx的VirtexII Pro FPGA 上的系統(tǒng)資源進(jìn)行了描述和研究，對(duì)存儲(chǔ)器sdram,RS-232 串口，JTAG 進(jìn)行了研究和調(diào)試，對(duì)Coreconnect的OPB總線仲裁機(jī)理進(jìn)行了兩種算法的比較，RTL 設(shè)計(jì)，仿真和綜合。利用ISE和VC++軟件平臺(tái)，對(duì)verilog和C++算法進(jìn)行同步比較測(cè)試，使每步算法對(duì)應(yīng)正確的結(jié)果。對(duì)軟硬件平臺(tái)的合理使用使得在項(xiàng)目中能盡可能多的充分利用硬件資源，制板時(shí)正確選型，以及加快設(shè)計(jì)和調(diào)試進(jìn)度。其次，對(duì)人臉識(shí)別算法流程中的人臉檢測(cè)，人眼定位，預(yù)處理，識(shí)別算法分別進(jìn)行了比較研究，選取其中各自性能最好的一種算法對(duì)其原理進(jìn)行了分析討論。人臉檢測(cè)采用adaboost 算法，因其速度和精度的綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異。人眼定位采用小塊合并算法，因?yàn)樗哂锌焖伲瑴?zhǔn)確，弱時(shí)實(shí)的特點(diǎn)。預(yù)處理算法采用直方圖均衡加平滑的算法，簡單，高效。 識(shí)別算法采用PCA 加ICA 算法，它能最大的弱化姿態(tài)和光照對(duì)人臉識(shí)別的影響。 最后，使用Verilog HDL 硬件描述語言進(jìn)行算法的RTL 建模，在C++算法的基礎(chǔ)上，保證原來效果的前提下，根據(jù)FPGA 硬件特點(diǎn)對(duì)算法進(jìn)行了優(yōu)化。視頻輸入輸出是人臉識(shí)別的前提，它提供FPGA 上算法需要處理的數(shù)據(jù)，預(yù)處理算法在C++算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，最大的減少了運(yùn)算量，提高了運(yùn)算速度，16 位計(jì)算器模塊使得在算法實(shí)現(xiàn)時(shí)可以根據(jù)系統(tǒng)要求，在FPGA的ip 核和自己設(shè)計(jì)的模塊之間選擇性能更好的一個(gè)來調(diào)用，F(xiàn)IFO的設(shè)計(jì)提供同步和異步時(shí)鐘域的數(shù)據(jù)緩存。設(shè)計(jì)在ISE和VC++軟件平臺(tái)同時(shí)進(jìn)行，隨時(shí)對(duì)verilog和C++數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和比對(duì)。全部設(shè)計(jì)模塊通過仿真，達(dá)到預(yù)定的性能要求，并在FPGA 上綜合實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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現(xiàn)代通信朝著全網(wǎng)IP化的進(jìn)程逐步發(fā)展，越來越多的通信需要IP路由查找；同時(shí)光纖技術(shù)的發(fā)展，使得比特速率達(dá)到了20Gbps，路由技術(shù)成了整個(gè)通信系統(tǒng)的瓶頸，迫切需要一種具有高查找性能，低成本的路由算法，能夠適應(yīng)大規(guī)模應(yīng)用。 本文研究了一種高性能、低成本的路由算法。在四分支并行路由查找算法的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了雙分支并行，每個(gè)分支流水查找的16-8-8路由算法。該算法由三級(jí)表構(gòu)成，長度小于16的前綴通過擴(kuò)展成為長度16的前綴存儲(chǔ)在第一級(jí)表中；長度小于24位的前綴通過擴(kuò)展成為長度24的前綴存儲(chǔ)在前兩級(jí)表中；長度大于24的前綴則通過專門的存儲(chǔ)空間進(jìn)行存儲(chǔ)。將IP路由的二維查找轉(zhuǎn)化為一維精確查找，每次查找最多訪問存儲(chǔ)器3次，就可以查得下一跳的路由信息。使用Verilog語言實(shí)現(xiàn)了本文提出的算法，并對(duì)算法進(jìn)行了功能仿真。為了實(shí)現(xiàn)低成本，該算法采用了FPGA和SSRAM的硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 功能仿真表明本文設(shè)計(jì)的算法查找速度能適應(yīng)20Gbps的接口轉(zhuǎn)發(fā)速率。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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Scaler是平板顯示器件(FPD，F(xiàn)lat Panel Display)中的重要組成部分，它將輸入源圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成與顯示屏固定分辨率一致的信號(hào)，并控制其顯示在顯示屏上。本文在研究圖像縮放算法和scaler在FPD中工作過程的基礎(chǔ)上，采用自上而下(Top-down)的設(shè)計(jì)方法，給出了scaler的設(shè)計(jì)及FPGA驗(yàn)證。該scaler支持不同分辨率圖像的縮放，且縮放模式可調(diào)，也可以以IP core的形式應(yīng)用于相關(guān)圖像處理芯片中。 圖像縮放內(nèi)核是scaler的核心部分，它是scaler中的主要運(yùn)算單元，完成圖像縮放的基本功能，它所采用的核心算法以及所使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定著縮放性能的優(yōu)劣，也是控制芯片成本的關(guān)鍵。因此，本文從縮放內(nèi)核的結(jié)構(gòu)入手，對(duì)scaler的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；通過對(duì)圖像縮放中常用算法的深入研究提出了一種新的優(yōu)化算法——矩形窗縮放算法，并對(duì)其計(jì)算進(jìn)行分析和簡化，降低了計(jì)算的復(fù)雜度。FPGA設(shè)計(jì)中，采用列縮放與行縮放分開處理的結(jié)構(gòu)，使用雙口RAM作為兩次縮放間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。使用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于：行列縮放可以同時(shí)進(jìn)行，數(shù)據(jù)處理的可靠性高、速度快：內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡單明了,數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小合適，便于設(shè)計(jì)。此外，本文還介紹了其他輔助模塊的設(shè)計(jì)，包括DVI接口信號(hào)處理模塊、縮放參數(shù)計(jì)算與控制模塊以及輸出信號(hào)檢測(cè)與時(shí)序?yàn)V波模塊。 本設(shè)計(jì)使用Verilog HDL對(duì)各模塊進(jìn)行了RTL級(jí)描述，并使用Quartus II7.2進(jìn)行了邏輯仿真，最后使用Altera公司的FPGA芯片來進(jìn)行驗(yàn)證。通過邏輯驗(yàn)證和系統(tǒng)仿真，證明該scaler的設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。對(duì)于不同分辨率的圖像，均可以在顯示屏上得到穩(wěn)定的顯示。
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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在幾乎所有現(xiàn)代通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，安全問題都起著非常重要的作用。隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的迅速發(fā)展，對(duì)安全的要求也逐漸加強(qiáng)。目前影響最大的三類公鑰密碼是RSA公鑰密碼、EIGamal公鑰密碼和橢圓曲線公鑰密碼。但超橢圓曲線密碼是比橢圓曲線密碼更難攻破的密碼體制，且可以在更小的基域上達(dá)到與橢圓曲線密碼相同的安全程度。雖然超橢圓曲線密碼體制在理論上已經(jīng)基本成熟，但由于它的計(jì)算復(fù)雜性大，所以在具體實(shí)現(xiàn)上還需要進(jìn)一步研究。實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)，對(duì)于增強(qiáng)信息系統(tǒng)的安全性和研究更高強(qiáng)度的加密系統(tǒng)都有著重要的理論意義和較高的應(yīng)用價(jià)值，相信超橢圓曲線密碼系統(tǒng)將會(huì)有更好的應(yīng)用前景。 對(duì)于密碼系統(tǒng)，我們希望它占用的空間更少，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間更短，安全性更高。論文研究超橢圓曲線密碼中的加密算法，對(duì)主要算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較并提出軟硬協(xié)調(diào)思想實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線密碼系統(tǒng)就是為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。 論文先介紹了超橢圓曲線密碼系統(tǒng)中有限域上的兩個(gè)核心運(yùn)算——有限域乘法運(yùn)算和有限域求逆運(yùn)算。對(duì)有限域乘法運(yùn)算的全串行算法和串并混合算法在FPGA上用VHDL語言進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，并對(duì)它們的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，重點(diǎn)在于對(duì)并行度不同的串并混合算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較，找到面積和速度的最佳結(jié)合點(diǎn)。通過對(duì)算法的實(shí)現(xiàn)和比較，發(fā)現(xiàn)理論上面積和速度協(xié)調(diào)性較好的8位串并混合算法在實(shí)際中協(xié)調(diào)性并不是很好，最終得出結(jié)論，在所做實(shí)驗(yàn)的四種情況中，面積和速度協(xié)調(diào)性較好的算法是4位串并混合算法。隨后論文對(duì)有限域求逆運(yùn)算的三種算法在FPGA上用VHDL語言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)比較，找到單獨(dú)實(shí)現(xiàn)有限域求逆運(yùn)算較好的算法(MIMA域求逆算法)和可以與域乘法運(yùn)算相結(jié)合的算法(使用域乘法求逆的算法)，為軟硬協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)思想的提出打下基礎(chǔ)。 論文然后提出了軟硬協(xié)調(diào)的方法實(shí)現(xiàn)超橢圓曲線系統(tǒng)的思想，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件部分的劃分。通過分析，將標(biāo)量乘算法，除子算法和多項(xiàng)式環(huán)算法劃分到軟件部分，并對(duì)其中的標(biāo)量乘運(yùn)算進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹，將有限域算法歸于硬件部分并對(duì)其進(jìn)行了簡單描述。在最后對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，提出進(jìn)一步需要開展的工作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LDPC(Low Density Parity Check)碼是一類可以用非常稀疏的校驗(yàn)矩陣或二分圖定義的線性分組糾錯(cuò)碼，最初由Gallager發(fā)現(xiàn)，故亦稱Gallager碼.它和著名Turbo碼相似，具有逼近香農(nóng)限的性能，幾乎適用于所有信道，因此成為近年來信道編碼界研究的熱點(diǎn)。 LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣呈現(xiàn)稀疏性，其譯碼復(fù)雜度與碼長成線性關(guān)系，克服了分組碼在長碼長時(shí)所面臨的巨大譯碼計(jì)算復(fù)雜度問題，使長編碼分組的應(yīng)用成為可能。而且由于校驗(yàn)矩陣的稀疏特性，在長的編碼分組時(shí)，相距很遠(yuǎn)的信息比特參與統(tǒng)一校驗(yàn)，這使得連續(xù)的突發(fā)差錯(cuò)對(duì)譯碼的影響不大，編碼本身就具有抗突發(fā)差錯(cuò)的特性。 本文首先介紹了LDPC碼的基本概念和基本原理，其次，具體介紹了LDPC碼的構(gòu)造和各種編碼算法及其生成矩陣的產(chǎn)生方法，特別是準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造以及RU算法、貪婪算法，并在此基礎(chǔ)上采用貪婪算法對(duì)RU算法進(jìn)行了改進(jìn)。 最后，選用Altera公司的Stratix系列FPGA器件EPls25F67217，實(shí)現(xiàn)了碼長為504的基于RU算法的LDPC編碼器。在設(shè)計(jì)過程中，為節(jié)省資源、提高速度，在向量存儲(chǔ)時(shí)采用稀疏矩陣技術(shù)，在向量相加時(shí)采用通過奇校驗(yàn)直接判定結(jié)果的方法，在向量乘法中，采用了前向迭代方法，避開了復(fù)雜的矩陣求逆運(yùn)算。結(jié)果表明，該編碼器只占用約10％的邏輯單元，約5％的存儲(chǔ)單元，時(shí)鐘頻率達(dá)到120MHz，數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到33Mb/s，功能上也滿足編碼器的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以為公路、鐵路、空中和海上的交通運(yùn)輸工具提供導(dǎo)航定位服務(wù)。它能夠軍民兩用，戰(zhàn)略作用與商業(yè)利益并舉。只要持有便攜式接收機(jī)，則無論身處陸地、海上還是空中，都能收到衛(wèi)星發(fā)出的特定信號(hào)。接收機(jī)選取至少四顆衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行分析，就能確定接收機(jī)持有者的位置。 GPS導(dǎo)航定位接收機(jī)的理論基礎(chǔ)即是擴(kuò)頻通信理論，擴(kuò)頻通信技術(shù)與常規(guī)的通信技術(shù)相比，具有低截獲率，強(qiáng)抗噪聲，抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點(diǎn)，目前己從軍事領(lǐng)域向民用領(lǐng)域迅速發(fā)展，成為進(jìn)入信息時(shí)代的高新技術(shù)通信傳輸方式之一。擴(kuò)頻通信技術(shù)中，最常見的是直接序列擴(kuò)頻通信(DSSS)系統(tǒng)，本文所研究的就是這一類系統(tǒng)。 目前在衛(wèi)星信號(hào)的捕獲上一般使用兩種方法：順序捕獲方法(時(shí)域法，基于大規(guī)模并行相關(guān)器)和并行捕獲方法(頻域法，基于FFT)。本文在第二章分別分析了現(xiàn)有順序捕獲和并行捕獲技術(shù)的原理，并給出了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 本文第三章對(duì)長碼的直接捕獲進(jìn)行了深入的研究，基于對(duì)國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)中長碼直捕方法的分析與對(duì)比，并且結(jié)合在實(shí)際過程中硬件資源需求的考慮，應(yīng)用了基于分段補(bǔ)零循環(huán)相關(guān)和FFT搜索頻偏的直捕方法。此方法大大減少了計(jì)算量，加快了信號(hào)捕獲的速度。本方法利用FFT實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)與本地長碼的并行相關(guān)，同時(shí)完成頻偏的搜索，將傳統(tǒng)的二維搜索轉(zhuǎn)換為并行的一維搜索，從而能快速實(shí)現(xiàn)長碼捕獲。 GPS信號(hào)十分微弱，靈敏度低，在戰(zhàn)場環(huán)境下，GPS接收機(jī)會(huì)面臨各種人為的干擾。如何從復(fù)雜的干擾信號(hào)中實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS信號(hào)的捕獲，即抗干擾技術(shù)的研究，是GPS也是本文研究一個(gè)的方面。第四章即研究了GPS接收機(jī)干擾抑制算法，在強(qiáng)干擾環(huán)境下，需要借助信號(hào)處理技術(shù)在不增加信號(hào)帶寬的條件下提高系統(tǒng)的抗干擾能力，以保證后續(xù)捕獲跟蹤模塊有充足的處理增益。 本文在第五章給出了GPS接收機(jī)長碼捕獲以及干擾抑制的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并對(duì)各主要子模塊進(jìn)行了詳細(xì)地分析。基本型接收機(jī)中長碼捕獲采用頻域方法，選用Altera StratixⅡ EP2S180芯片實(shí)現(xiàn)；抗干擾型接收機(jī)中選用Xilinx xc4vlx100芯片。實(shí)現(xiàn)了各模塊的單獨(dú)測(cè)試和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，通過聯(lián)調(diào)驗(yàn)證，本文提出的長碼直接捕獲方法正確、可行。 本文提出的長碼直捕方法可以在不需要C/A碼輔助捕獲下完成對(duì)長碼的直接捕獲，可以應(yīng)用于GPS接收機(jī)，監(jiān)測(cè)站接收機(jī)的同步等，對(duì)我國自主研發(fā)導(dǎo)航定位接收機(jī)也有重大的現(xiàn)實(shí)及經(jīng)濟(jì)意義。
標(biāo)簽： FPGA 衛(wèi)星導(dǎo)航 接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)在人機(jī)交互領(lǐng)域的極大發(fā)展，作為人臉信息處理中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，人臉檢測(cè)現(xiàn)在已經(jīng)成為模式識(shí)別，計(jì)算機(jī)視覺和人機(jī)交互領(lǐng)域不可缺少的一部分。但是，人臉檢測(cè)算法存在計(jì)算量大、速度慢等缺點(diǎn)。軟件實(shí)現(xiàn)方式無法達(dá)到實(shí)時(shí)處理要求，而現(xiàn)有的硬件實(shí)現(xiàn)需要占用大量硬件資源。 本文針對(duì)現(xiàn)有人臉檢測(cè)硬件實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)，通過對(duì)Adaboost算法和現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的分析，提出了雙流水線硬件檢測(cè)架構(gòu)：掃描窗口流水線、特征向量流水線。并在Vertex-II Pro FPGA平臺(tái)驗(yàn)證成功，達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。具體工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括如下幾點(diǎn)： 介紹了人臉檢測(cè)的原理以及人臉檢測(cè)經(jīng)典算法。其中，詳細(xì)介紹了Adaboost算法。 對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。指出現(xiàn)有各架構(gòu)的缺點(diǎn)，即資源占用多，檢測(cè)速度慢。針對(duì)這兩個(gè)問題，本文提出了一個(gè)適合嵌入式應(yīng)用的掃描窗口、特征向量雙流水線檢測(cè)硬件架構(gòu)，詳細(xì)說明了該架構(gòu)的工作原理，并在該架構(gòu)基礎(chǔ)上，通過加入預(yù)測(cè)加載技術(shù)，進(jìn)一步提高檢測(cè)速度。隨后，采用存儲(chǔ)器訪問效率，架構(gòu)內(nèi)部存儲(chǔ)單元大小，檢測(cè)時(shí)間長短，運(yùn)算單元數(shù)量四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)比較了新架構(gòu)和現(xiàn)有架構(gòu)的差別，顯示出新架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。 基于提出的架構(gòu)，給出了Adaboost人臉檢測(cè)系統(tǒng)的VLSI實(shí)現(xiàn)方案。本文中，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法將人臉檢測(cè)系統(tǒng)分成若干個(gè)子模塊，然后對(duì)每個(gè)子模塊進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和說明，給出了每個(gè)子模塊的硬件架構(gòu)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及verilog實(shí)現(xiàn)后的仿真波形。 采用Xilinx公司的VII Pro FPGA開發(fā)板完成人臉檢測(cè)系統(tǒng)的硬件驗(yàn)證。FPGA驗(yàn)證結(jié)果表明對(duì)于QCIF分辨率的視頻圖像，人臉檢測(cè)系統(tǒng)能夠達(dá)到50fps的檢測(cè)速度，滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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H.264/AVC是國際電信聯(lián)盟與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(huì)聯(lián)合推出的活動(dòng)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)，簡稱H.264。作為最新的國際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)相比，性能有了很大的提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會(huì)議、視頻存儲(chǔ)等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 本論文的研究課題是基于H.264/AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding，基于上下文的自適應(yīng)可變長編碼)編碼算法研究及FPGA實(shí)現(xiàn)。對(duì)于變換后的熵編碼，H.264/AVC支持兩種編碼模式：基于上下文的可變長編碼(CAVLC)和基于上下文的自適應(yīng)算術(shù)編碼(CABAC，Context-based Adaptive BinaryArithmetic Coding)。在H.264/AVC中，盡管CAVLC算法也是采用了VLC編碼，但是同以往標(biāo)準(zhǔn)不同，它所有的編碼都是基于上下文進(jìn)行。這種方法比傳統(tǒng)的查單一表的方法提高了編碼效率，但也增加了設(shè)計(jì)上的困難。 作者在全面學(xué)習(xí)H.264/AVC協(xié)議和深入研究CAVLC編碼算法的基礎(chǔ)上，確定了并行編碼的CAVLC編碼器結(jié)構(gòu)框圖，并總結(jié)出了影響CAVLC編碼器實(shí)現(xiàn)的瓶頸。針對(duì)這些瓶頸，對(duì)CAVLC編碼器中的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，這些優(yōu)化設(shè)計(jì)包括多參考?jí)K的表格預(yù)測(cè)法、快速查找表法、算術(shù)消除法等。最后，用Verilog硬件描述語言對(duì)所設(shè)計(jì)的CAVLC編碼器進(jìn)行了描述，用EDA軟件對(duì)其主要功能模塊進(jìn)行了仿真，并在Cyclone II系列EP2C20F484的FPGA上驗(yàn)證了它們的功能。結(jié)果表明，該CAVLC編碼器各編碼單元的編碼速度得到了顯著提高且均能滿足實(shí)時(shí)通信要求，為整個(gè)CAVLC編碼器的實(shí)時(shí)通信提供了良好的基礎(chǔ)。
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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隨著圖像分辨率的越來越高，軟件實(shí)現(xiàn)的圖像處理無法滿足實(shí)時(shí)性的需求；同時(shí)FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實(shí)現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國內(nèi)外的一個(gè)熱門領(lǐng)域。 本文在FPGA平臺(tái)上，用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)研究圖像處理算法的可重復(fù)配置的硬件模塊架構(gòu)，架構(gòu)包括PC機(jī)預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計(jì)算單元，存儲(chǔ)器模塊和通信適配模塊五個(gè)部分。其中的計(jì)算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。架構(gòu)為計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計(jì)只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實(shí)現(xiàn)了排序?yàn)V波，中值濾波，卷積運(yùn)算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運(yùn)算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設(shè)計(jì)方法及優(yōu)化策略，通過性能分析，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)圖像處理在時(shí)間上比軟件處理有了很大的提高；通過結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結(jié)果達(dá)到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實(shí)現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進(jìn)，提高了算法的可用性，同時(shí)為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺(tái)。 整個(gè)設(shè)計(jì)都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。在軟件仿真過程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結(jié)合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實(shí)現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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